Elementhäufigkeitsanalyse der metallärmsten Sterne
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Projekts war die Elementhäufigkeitsanalyse der metallärmsten Sterne auf der Basis hochaufgelöster optischer Spektren und neuester Sternatmosphärenmodelle. Die Targets für die Beobachtungen mit den grössten optischen bodengebundenen Teleskopen stammten fast ausschliesslich aus der Hamburg/ESO-Durchmusterung (HES). Das Projekt wurde in enger Zusammenarbeit mit den Gruppen von Prof. B. Gustafsson (Uppsala) und Prof. J. Norris (Australian National University) durchgeführt. Gegenstand der Förderung war der bilaterale Austausch von Mitgliedern der Arbeitsgruppen an der Universität Hamburg, der Universität Uppsala und der Australian National University (ANU). Eines der Highlights des Projekts ist die Entdeckung eines neuen Rekordhalters für den Stern mit der niedrigsten Eisenhäufigkeit: HE 1327-2326 hat nur 1/250 000 der Eisenhäufigkeit der Sonne und hat somit eine fast um einen Faktor zwei niedrigere Eisenhäufigkeit als der bisherige Rekordhalter HE 0107-5240. Beide Sterne haben ein ähnliches Elementhäufigkeitsmuster und sind somit vermutlich die Prototypen einer neuen Klasse von metallarmen Sternen. Bei der Elementhäufigkeitsanalyse von HE 1327-2326 und HE 0107-5240 kamen 3D-hyrdodynamische Modellatmosphären zum Einsatz, die eine realistischere Modellierung der Konvektion in den Atmosphären erlauben als statische planparallele oder sphärisch-symmetrische Modellatmosphären. Dies erwies sich insbesondere bei der Bestimmung der Häufigkeiten von Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff als sehr wichtig, da die 3D-Modelle deutlich niedrigere Temperaturen in den äußeren Schichten der Atmosphären von extrem metallarmen Sternen vorhersagen, was zu Abweichungen in den von Moleküllinien abgeleiteten Häufigkeiten dieser Elemente von bis zu einem Faktor zehn im Vergleich zu 1D-Modellen führt. Durch ein dediziertes Beobachtungsprojekt, das am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte durchgeführt wurde, konnten acht neue Sterne identifiziert werden, die eine starke Anreicherung mit r-Prozess-Elementen aufweisen. Dies entspricht einer Vergrößerung der Stichprobe um mehr als einen Faktor drei. Mit dieser Stichprobe konnten erstmals die statistischen Eigenschaften dieser Sterne untersucht werden. Bei Beobachtungen mit einem der beiden amerikanischen 6.5 m-Magellan-Teleskope wurde ein weiterer Stern mit hoher Überhäufigkeit von r-Prozess-Elementen gefunden: HE 1523-0901. Dieser kühle Riese bietet die besten Voraussetzungen für die genaueste Messung einer Urana o Häufigkeit zur Altersbestimmung mit Th/U, u.a. weil er sehr hell ist (B = 12.20), die höchste bekannte Überhäufigkeit von r-Prozess-Elementen hat ([r/Fe] = +1.8) und eine Unterhäufigkeit von Kohlenstoff aufweist ([C/Fe] = -0.15). Die Altersbestimmung ergab 13.2 Milliarden Jahre. Dies ist konsistent mit dem Alter des Universums von 13.7 ± 0.2 Jahren, das aus Beobachtungen der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung abgeleitet wurde. Die Ergebnisse des Projekts wurden in 24 Artikel in referierten Fachzeitschriften publiziert; darunter ein in Nature und ein in den Annual Reviews of Astronomy & Astrophysics publizierter Artikel. Die Publikation der Entdeckung von HE 1327-2326 in Nature wurde begleitet von Pressemitteilungen, die simultan in fünf Ländern herausgegeben wurden. Das internationale Medienecho war sehr gross; u.a. wurden zahlreiche Rundfunk- und Fernsehinterviews gegeben. Im Rahmen des Projekts entstanden drei Diplomarbeiten und zwei Doktorarbeiten. Der Projektleiter wurde 2008 zum Professor für Astronomie (W3) an der Universität Heidelberg ernannt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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